[發(fā)明專利]空氣中甲醛、苯和氨的催化發(fā)光敏感材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410605596.8
• 申請(qǐng)日: 2014-11-03
• 公開（公告）號(hào): CN104297416A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周考文;李?yuàn)?/a>;楊鵬越
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京聯(lián)合大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N31/10
• 分類號(hào): G01N31/10;G01N21/76
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空氣中甲醛、苯和氨的催化發(fā)光敏感材料，特別是石墨烯負(fù)載的由WO₃、Bi₂O₃、ZrO₂和SnO₂組成的復(fù)合敏感材料，屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

甲醛是一種無(wú)色易揮發(fā)的化工原料，作為膠粘劑原料、消毒劑、防腐劑和整理劑被廣泛應(yīng)用于壓縮板、涂料、油漆、化妝品和包裝材料等產(chǎn)品中，并隨著應(yīng)用產(chǎn)品的使用被不斷釋放到空氣中。人們對(duì)空氣中各種濃度的甲醛有不同的反映：當(dāng)空氣中的甲醛濃度達(dá)到0.08mg/m³時(shí)兒童就會(huì)發(fā)生輕微氣喘，達(dá)到0.1mg/m³時(shí)就有異味感，達(dá)到0.6mg/m³時(shí)可引起咽喉不適或疼痛，達(dá)到1mg/m³時(shí)會(huì)引起眼睛大量流淚，達(dá)到10mg/m³時(shí)則會(huì)感覺呼吸困難，達(dá)到30mg/m³時(shí)能使人窒息。長(zhǎng)期接觸低劑量甲醛(0.1mg/m³以下)可以引起慢性呼吸道疾病、女性妊娠綜合癥、新生兒體質(zhì)降低和染色體異常等病變。甲醛已被國(guó)際癌癥研究中心(IARC)確認(rèn)為致癌物質(zhì)。

苯是一種帶有芳香氣味的化工原料，慢性苯中毒主要是對(duì)皮膚、眼睛和上呼吸道有刺激作用；經(jīng)常接觸苯，皮膚可因脫脂而變干燥脫屑，有的出現(xiàn)過(guò)敏性濕疹；長(zhǎng)期吸入苯能導(dǎo)致再生障礙性貧血。

氨氣(NH₃)是一種堿性、無(wú)色、具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，空氣中的氨氣因易溶于水而常被吸附在人體皮膚粘膜、眼結(jié)膜及呼吸道咽喉粘膜上。當(dāng)空氣中氨氣濃度為0.5mg/m³時(shí)可使人感覺到刺激性氣味；當(dāng)空氣中氨氣濃度超過(guò)80mg/m³時(shí)，短時(shí)間內(nèi)即可使人出現(xiàn)流淚、咽痛、咳嗽、胸悶、呼吸困難，并伴有頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、乏力等癥狀，嚴(yán)重的還會(huì)發(fā)生肺水腫和呼吸道病變。人們長(zhǎng)期生活在低濃度的氨氣環(huán)境中，可逐漸麻痹呼吸道纖毛和損害粘膜上皮組織，使病源微生物易于侵入，減弱身體對(duì)疾病的抵抗力。

近年來(lái)，由于室內(nèi)裝修和各類現(xiàn)代化生活用品的使用使室內(nèi)空氣污染日趨嚴(yán)重。甲醛、苯和氨氣是室內(nèi)空氣的主要污染物。近日，國(guó)家有關(guān)部門抽查了北京某新建的高檔寫字樓和家庭住宅小區(qū)，對(duì)其室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)空氣中甲醛、苯和氨都超標(biāo)達(dá)50％以上；對(duì)其室內(nèi)裝飾材料進(jìn)行抽查，結(jié)果不合格率超過(guò)60％。空氣質(zhì)量嚴(yán)重威脅著人類健康。

測(cè)定甲醛、苯和氨的方法主要有分光光度法、電化學(xué)法、色譜法、化學(xué)發(fā)光法、氣質(zhì)液質(zhì)聯(lián)用法和離子色譜法等。這些方法都需要預(yù)先富集和適當(dāng)處理才能通過(guò)分析儀器完成測(cè)定，因此耗時(shí)長(zhǎng)不易現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)。

2008年，發(fā)明人在《化學(xué)學(xué)報(bào)》上發(fā)表的題為“納米復(fù)合氧化物催化發(fā)光法測(cè)定空氣中的甲醛”的論文中使用納米級(jí)鉬釩鈦(原子比為2∶3∶5)復(fù)合氧化物作為敏感材料，可以在線檢測(cè)0.07～34mg/m³的甲醛，檢出限可達(dá)0.04mg/m³，但是苯、甲醇、氨、二氧化硫和丙酮對(duì)甲醛的測(cè)定有一定干擾；2006年，發(fā)明人在《分析試驗(yàn)室》上發(fā)表的題為“納米復(fù)合材料催化發(fā)光法測(cè)定空氣中的苯系物”的論文中使用納米級(jí)銅錳鐵(原子比4∶3∶1)復(fù)合氧化物作為敏感材料，可以在線檢測(cè)1～80mg/m³的苯系物，檢出限可達(dá)0.5mg/m³，但是甲醛、甲醇、乙醇和丙酮對(duì)苯系物的測(cè)定有一定干擾；發(fā)明專利200910223546.2公開了一種監(jiān)測(cè)苯系物的納米敏感材料，利用這種材料制備的傳感器可以監(jiān)測(cè)空氣中的微量苯，但甲醛、甲醇、硫化氫和乙酸等也有響應(yīng)信號(hào)；發(fā)明專利200710306935.2公開了一種氨的納米復(fù)合氧化物敏感材料，利用這種材料制備的氨氣傳感器對(duì)甲醛、甲醇和乙醇也有響應(yīng)信號(hào)；這些都表明敏感材料的選擇性有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服以往技術(shù)的不足，提供一種對(duì)甲醛、苯和氨都有較高選擇性的催化發(fā)光敏感材料。用這種敏感材料制作的氣體傳感器，可以同時(shí)測(cè)定空氣中的微量甲醛、苯和氨而不受常見共存物的干擾。

本發(fā)明所述的敏感材料是石墨烯負(fù)載的由WO₃、Bi₂O₃、ZrO₂和SnO₂組成的復(fù)合敏感材料，其制備方法如下：